msOS的需求來(lái)源-嵌入式微系統(tǒng)連載之三

　　2001年我大學(xué)畢業(yè)后去了中科院半導(dǎo)體所工作，第一次真正接觸了MCU51下的C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，項(xiàng)目組要求項(xiàng)目中的功能盡可能封裝成一個(gè)個(gè)的功能子函數(shù)，便于維護(hù)，所以一個(gè)項(xiàng)目就是由各個(gè)功能子函數(shù)組成的。但我因?yàn)樵谒飼r(shí)間較短，沒(méi)有真正參與其中，只是接觸了這個(gè)概念，覺(jué)得這個(gè)非常好，也在自己心中暗暗的下了一個(gè)決心，今后要建立自己的函數(shù)庫(kù)，以方便項(xiàng)目開(kāi)發(fā)。

　　2002年我來(lái)到深圳做手機(jī)軟件開(kāi)發(fā)，采用英飛凌手機(jī)解決方案，有一套標(biāo)準(zhǔn)的軟件架構(gòu)平臺(tái)，RTOS采用Nucleus，GUI等其它部分都是英飛凌自己完成的，當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)山寨手機(jī)行業(yè)還沒(méi)有開(kāi)始，所以這套手機(jī)解決方案還不是很完整，功能比較少，但就是因?yàn)椴煌暾δ苌?，很多還需要我們自己開(kāi)發(fā)，所以讓我有了更深入的了解整個(gè)軟件架構(gòu)的機(jī)會(huì)。

　　我負(fù)責(zé)的是手機(jī)驅(qū)動(dòng)部分，所以可以比較清晰的了解整個(gè)手機(jī)的軟件架構(gòu)，代碼是如何組織的，加上原本就是做硬件的，所以相對(duì)較快的完成了工作，在手機(jī)公司呆了半年之后就有比較多的空余時(shí)間，想著把MCU51熟悉一下，把基礎(chǔ)打好，便于開(kāi)發(fā)一些小項(xiàng)目，于是采購(gòu)了一套周立功公司推出的MCU51開(kāi)發(fā)板：DP-51開(kāi)發(fā)板。

　　按DP-51開(kāi)發(fā)板提供的例子如GPIO、串口、按鍵等走了一遍，基本上熟悉了MCU51芯片的特性，對(duì)MCU51的編程就不再神秘，但是這種一個(gè)個(gè)例子，一個(gè)個(gè)功能子函數(shù)的方式，已經(jīng)瞧不上了，畢竟之前是做手機(jī)方案的，于是就想著如何借用手機(jī)的平臺(tái)架構(gòu)思想，把這些功能函數(shù)都整合起來(lái)，形成一套基于MCU51下的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)。

　　手機(jī)驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)中，經(jīng)常用到RTOS提供的系統(tǒng)節(jié)拍，5ms一次，用來(lái)處理一些例行程序，覺(jué)得很好，于是把這個(gè)功能引入到軟件平臺(tái)中，把MCU51的定時(shí)器2作為系統(tǒng)時(shí)鐘來(lái)處理。手機(jī)軟件中還有一個(gè)非常好的東西就是軟件定時(shí)器，因?yàn)橛布〞r(shí)器只有非常有限的幾個(gè)，比如MCU51一般只有三個(gè)硬件定時(shí)器，一個(gè)用于系統(tǒng)時(shí)鐘，一個(gè)用于串口通訊，只有一個(gè)了，若需要處理超時(shí)、動(dòng)畫(huà)、鬧鐘等，根本不夠用，所以需要用軟件擴(kuò)展出很多個(gè)軟件定時(shí)器，一般基于系統(tǒng)節(jié)拍來(lái)擴(kuò)展，所以把這個(gè)軟件定時(shí)器功能引入平臺(tái)。雖然手機(jī)中有Nucleus這個(gè)RTOS，但是被封裝了看不到，所以那個(gè)時(shí)候?qū)TOS的特性并不了解，實(shí)際手機(jī)開(kāi)發(fā)中也感受不到它的存在。而RTOS中常見(jiàn)的消息機(jī)制也不是從手機(jī)平臺(tái)中認(rèn)識(shí)的，而是源自大學(xué)時(shí)期的VB編程，覺(jué)得事件觸發(fā)這種方式非常好，點(diǎn)一個(gè)按鍵，點(diǎn)一下鼠標(biāo)，產(chǎn)生一個(gè)事件，于是把VB中的事件處理方式，也就是消息機(jī)制引入平臺(tái)中。

　　消息機(jī)制、系統(tǒng)節(jié)拍、軟件定時(shí)器，再加標(biāo)準(zhǔn)的前后臺(tái)，構(gòu)成了一個(gè)基于MCU51下的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)：實(shí)用單片機(jī)系統(tǒng)(McuSystem,縮寫(xiě)為MS)。第一版2003年放到網(wǎng)上共享。從今天角度來(lái)看，這個(gè)簡(jiǎn)陋的不能再簡(jiǎn)陋的，命名規(guī)范一塌糊涂的軟件平臺(tái)，竟然被不少M(fèi)CU51初學(xué)者所喜歡，經(jīng)常發(fā)郵件詢問(wèn)一些問(wèn)題。這個(gè)事情讓我明白，自己的水平雖然不怎么樣，但接觸的東西相對(duì)高端，還有太多的不如我水平的人，他們很需要指點(diǎn)入門(mén)。于是在經(jīng)歷幾個(gè)項(xiàng)目進(jìn)一步完善軟件功能之后，對(duì)MS1做了精簡(jiǎn)、優(yōu)化，去掉了指針等相對(duì)難一些的東西，專門(mén)針對(duì)初學(xué)者，讓他們非常容易看懂，這就是MS2。在MS2的基礎(chǔ)上豐富了功能，引入了指針，針對(duì)中級(jí)用戶的，變成MS3，應(yīng)該說(shuō)MS3的客戶群體最多，深受網(wǎng)友喜歡。

　　2011年，我設(shè)計(jì)了一款6KW高頻感應(yīng)加熱設(shè)備(簡(jiǎn)稱高頻機(jī))，高頻機(jī)是一款典型的中低端嵌入式項(xiàng)目需求，實(shí)時(shí)性要求高，工作要求穩(wěn)定可靠，128*64黑白LCD屏顯示界面，高速中斷響應(yīng)，高低速例行節(jié)拍處理，業(yè)務(wù)需求處理，如下圖：

　　硬件上考慮到MCU51速度已經(jīng)不夠用了，所以升級(jí)為Cortex M3。軟件上因?yàn)榇嬖诟叩退偬幚硇枨螅婚_(kāi)始想著引入uC/OS-II實(shí)現(xiàn)多任務(wù)處理，但那個(gè)時(shí)候?qū)τ赗TOS了解不多，又沒(méi)有用過(guò)，細(xì)節(jié)點(diǎn)太多，一個(gè)處理不好，可能會(huì)引起高頻機(jī)炸機(jī)，所以心里沒(méi)有把握，最后在同事的建議下放棄而選擇了自己擅長(zhǎng)的MS3，只是把MS3移植Cortex-M3中，增加了一些菜單界面編程的功能及多級(jí)速度系統(tǒng)節(jié)拍功能。

　　項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程中開(kāi)始感覺(jué)到MS3架構(gòu)的設(shè)計(jì)已經(jīng)無(wú)法滿足這類功能相對(duì)較多，菜單界面相對(duì)復(fù)雜的需求，尤其是用傳統(tǒng)的狀態(tài)機(jī)或者是函數(shù)指針來(lái)實(shí)現(xiàn)的菜單界面編程已經(jīng)超出了這個(gè)框架的能力范圍，修改或者擴(kuò)展功能相當(dāng)復(fù)雜，有時(shí)候連自己都會(huì)搞暈，編程相當(dāng)痛苦。雖然如此，這個(gè)項(xiàng)目還是一步步的完成，產(chǎn)品也穩(wěn)定批量生產(chǎn)了。

　　項(xiàng)目轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品之后，需要找一個(gè)人來(lái)接手，解放自己去開(kāi)發(fā)新的東西，這個(gè)時(shí)候卻發(fā)現(xiàn)接手人雖然反復(fù)看了多遍，自己也跟他講解了多遍，但當(dāng)客戶有需求需要微調(diào)整菜單界面的時(shí)候，他往往無(wú)從下手或者經(jīng)常犯錯(cuò)誤，傳承性非常差。

　　在高頻機(jī)市場(chǎng)化獲得成功之后，客戶對(duì)我們的研發(fā)信心非常之高，要求圍繞客戶的機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備開(kāi)發(fā)周邊的電子設(shè)備以降低成本，主要有電源類設(shè)備如高頻機(jī)、火花機(jī)，傳感器類設(shè)備如紅外溫度傳感器、激光測(cè)距儀、接近開(kāi)關(guān)，驅(qū)動(dòng)類設(shè)備如步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)等，控制類設(shè)備如PLC。面對(duì)這么多種類的不同需求，需要很多人協(xié)同開(kāi)發(fā)，若還是按MS3架構(gòu)設(shè)計(jì)，則已經(jīng)無(wú)法滿足客戶需求，那么新的軟件架構(gòu)平臺(tái)，該如何設(shè)計(jì)?